Panasonic 高感度とダイナミックレンジを感度の異なる画素によって両立させる特許 [半導体・エレクトロニクス技術]
パナソニックがRW1W2Bベイヤ配列を採用することで、撮像素子のダイナミックレンジと高感度性能を向上させる特許を出願中です。 同様の特許は各社が出願していることから、Wフィルタ(白、グレー、透明)採用による高感度性能向上は今後のトレンドになるかもしれませんね。
patent: RW1W2B
特許文献、及び要約・自己解釈
- 特許公開番号 2012-74763
- 公開日 2012.4.12
- 出願日 2010.9.27
- 既知の技術
- カラーフィルタによる分光を行う撮像素子
- 一般的な撮像素子はこのタイプ
- 不必要な色を除去する為、無駄が多い
- 高感度に特化した撮像素子
- RGBWの場合、高感度には強いが、W画素の飽和が早く低感度に不向き
- パナソニックの特許
- RW1W2Bのベイヤ配列
- 組み合わせは、RGB、CMY等
- 一例として、R(赤)、W1(透明)、W2(減光)、B(青)
Wフィルタ
RGBベイヤ配列は殆どのデジタルカメラで採用されていますが、不要な色を捨てることでカラーを得ているので無駄が多いです。 これを改善したのがRGBWベイヤ配列ですが、色を捨てないWフィルタが光を多く取り込み過ぎてしまうので、飽和が早まり(白飛びし易い)、結果としてダイナミックレンジが低下してしまうようです。
高感度性能が優秀である代わりに、ISO160やISO200スタートのカメラも多く存在しますが、おそらく飽和が早いことが原因でしょう。 ISO50とは言わないまでも、せめてISO100あればずっと使い易くなります。 それを考えるとISO50～204800まで使えるNikon D4には驚きを隠せませんね。
RGBWベイヤ配列の欠点を改良したのがパナソニックのRW1W2Bベイヤ配列です。 これは透過量を異ならせた2種類のWフィルタを用いることで、白飛びを防ぎ、高感度とダイナミックレンジを両立させるようです。
因みにほぼ同じ構成の特許はソニーが出願済みです。 パナソニックが特許出願を行ったのは、ソニーの特許が公開される少し前なので、仕方がないですね。 特許のクレームが少し違うので回避出来るかもしれませんし、μ4/3という不利な条件であっても、APS-Cに劣らないイメージセンサー性能を実現してほしいものですね。
感度を上げるのは、ＲＧＢ全色を含む白を使う方が有利ですね。電磁波エネルギーも三倍になりますから。
でも、感度が他の色とバランスしなくなると、まずい訳で、わざと感度を落とす必要が出てくるようですが、なんかブレーキとアクセルを同時に踏むような話ですね。
ところで、追求中のＡＦとレンズのピント面のズレは、元々の収差が少ないレンズにありがちなトラブルのようですね。普段のＡＦ補正量が少ないので近距離における収差の増加に対応しきれないと言うわけです。
マット面でのピント確認の難しさも手伝って、被写界深度が狭くなる近距離で絞るとピントが移動する話になったのでしょう。絞らないと分からないＡＦ用のマット面でピントを合わせるのが難しいと再認識したところです。
by 良吉 (2012-04-14 11:57)
ちょっと難しいなぁー笑
by こうちゃん (2012-04-14 17:23)
色再現性とダイナミックレンジはどうしてもトレードオフになりますね。
by s_take (2012-04-14 23:35)
高感度に強いのは使いやすく、手持ち撮影時には有利ですね。
しかし自分の使い方だとやはりISO５０から使えるのが理想ですね。
鳥を撮るときには出来るだけ高感度が強い方がいいですが・・・
難しいです。
用途に合わせたカメラを持てるのが一番ですね (^^；
by レイリー (2012-04-15 00:05)
Wフィルタを２タイプに分けたのは一見賢いような気もしますが、
でもわざわざ減光のフィルタを通すと考えると
どんな発色になるのかなー と考えちゃいました。
そして最近はISOも１６０スタートなんていう時代なんですね。
私自身はISO100や50での撮影も結構好きなので・・・。
by コリンママ (2012-04-15 19:15)
高感度とダイナミックレンジの両立は嬉しいですね。
でもネイチャー派にはISO50から使えることが求め
られそうですね。新しい技術がどんなふうにカメラ
ライフを変えていくのか楽しみです！
by ぱぱくま (2012-04-15 19:44)
> 良吉 さん
一番良いのはシーン毎に分光感度特性を変更出来ることなんですよ。
銀塩時代は、日中屋外ではデイライトフイルム、電球下ではタングステンフイルムと使い分けていました。
ASA/ISOしか変更出来ず、分光感度特性を変更出来ないのであれば、何の為のデジタル時代なんでしょう。
それとも実はRAWの段階でアンプゲイン量を変えているのでしょうか。
> こうちゃん さん
次回は分かり易くします。
> s_take さん
優先順位を決めていくしかありませんね。
> レイリー さん
両方使えるのが一番ですが、どちらかを捨てないといけません。
一台で全てこなすことは出来ませんから、使い分けが重要です。
> コリンママ さん
正確なニュートラルグレーである必要がありますね。
黎明期、Sonyの6M APS-Cを採用したDSLR機がISO200スタートだった時、「えっ?」と思いました。
> ぱぱくま さん
ISO50まであれば言うことないですね。
NDフィルタ不要になるかもです。
by えがみ (2012-04-16 22:48)
お忘れのようですが、デジタルだとホワイトバランスの考え方があります。端的に言うと色温度の調整が出来るのですね。従って、タングステン球や蛍光灯の色かぶりを補正することが出来ます。
通常は自動で調整されているため気づくことはありませんが、手動で調整するとベースのカラー環境を変化させることが出来ます。ちょうどタングステンフィルムを日中に使うような効果もありますよ。
ローデータになってもホワイトバランスを変更できるので、ローデータにはＡＤ変換の数値が入っているだけなのでしょう。ここで画素間の調整を行うのは基準がないだけに不可能と思います。やはりＡＤ変換時でしょう。
例えば、数で二分の一を占める緑は、赤と青とのバランスを取るため足して二で割る操作を行っているようですね（未完）。
by 良吉 (2012-04-20 22:38)
そう、そのホワイトバランス調整が問題なのです。
RAWデータはAWB前のデータと思われるので、例えば電球色下で撮影した画像データの場合、青のゲイン量を大きくしなければなりません。
つまり青色のSN比が悪化するわけです。
或いは青を適性露出にして、赤を飽和させる方法もあります。
もしRGBそれぞれの感度を撮影前に変更することが出来れは、ゲイン量を抑え、全体のSN比を改善出来るだろうと思った次第です。
by えがみ (2012-04-23 01:27)